JPH086621B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

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JPH086621B2
JPH086621B2 JP19956286A JP19956286A JPH086621B2 JP H086621 B2 JPH086621 B2 JP H086621B2 JP 19956286 A JP19956286 A JP 19956286A JP 19956286 A JP19956286 A JP 19956286A JP H086621 B2 JPH086621 B2 JP H086621B2
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清隆 西浦
英人 森
正和 二宮
慎二 白崎
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日本電装株式会社
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンの空燃比制御装置に関し、特に空燃
比センサに流し込み電流の値(つまり空燃比)に応じて
空燃比のフィードバック制御を行う装置に関する。
〔従来の技術〕
今日、エンジンの吸入混合気の空燃比を精度良く目標
値に制御するために、排気系に空燃比センサを設けて、
空燃比と相関関係をもつ排気中の酸素濃度に応じて燃料
供給量をフィードバック制御している。また、最近では
省エネルギーの観点からエンジンを希薄混合気で燃焼さ
せて燃費の向上を図るように空燃比のフィードバック制
御を行うことが試られており(例えば特開昭58−59330
号公報参照)、そのため理論空燃比より希薄な空燃比
(リーン空燃比)を検出できる空燃比センサが開発され
ている(例えば特開昭57−48648号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、空燃比センサへの流し込み電流の値か
ら排気の空燃比を検出してフィードバック制御する構成
であるため、空燃比センサ個体間における構造上のばら
つき(例えば多孔質保護層の厚さや気孔率のばらつきな
ど)や耐久変化等がある場合、流し込み電流ISと空燃比
(A/F)との関係に、例えば第4図中の特性(イ),
(ロ)の如くばらつきが生じる。従って、同一電流IS
値に対して検出される空燃比の値が異なり、正確な空燃
比判断が困難となることがある。
そこで、改善策の一例として、特開昭60−144657号公
報によれば、センサ側に出力調整抵抗を含む出力補正手
段を設け、工場等からの製品出荷時にセンサ本体側の出
力調整を行うことが示されている。
しかしながら、この場合にも制御ユニット自体のばら
つき(例えば電源回路の構成素子のばらつきなど)が存
在しており、調整済みのセンサ本体とこの制御ユニット
とを任意に組合せて使用する場合、この制御ユニット側
のばらつきが検出電流値の中に含まれてしまい、高精度
な空燃比判断ができない。
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、空燃比
センサ及び空燃比制御手段の個々のばらつきを効果的に
吸収でき、かつ互換性を高めて両者の任意な組合せの場
合にも常に高精度な空燃比検出,制御を実現できる空燃
比制御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明は、所望の電圧が印加され、エンジン排
気中の空燃比に応じた流し込み電流を発生する空燃比セ
ンサと、 この空燃比センサ側に設けられ、排気が所定空燃比に
維持されているときの流し込み電流の値が所定基準値に
等しくなるように前記空燃比センサの出力を補正する出
力補正手段と、 前記流し込み電流に応じた値をA/D変換するA/D変換手
段と、 このA/D変換手段の変換値に基づいて空燃比をフィー
ドバック制御する空燃比制御手段と、 この空燃比制御手段側に設けられ、排気が所定空燃比
に維持されているときの前記流し込み電流値のA/D変換
値が所定基準値に等しくなるように、前記A/D変換手段
の変換値もしくはこのA/D変換手段への入力を値正するA
/D入力補正手段とを備えたことを特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
まず第3図には空燃比制御システムの全体概略が示さ
れ、エンジン11の排気管1中に空燃比センサ本体2が設
けられ、排気中の空燃比(この場合酸素濃度など)に応
じた出力を、リード線3〜6及びコネクタ7,8を介して
空燃比制御装置9側に送り、燃料供給装置10を制御して
エンジンへの燃料供給量等を制御する構成である。
そして図示してないが空燃比センサ本体2側にはセン
サ側のばらつきを解消するための出力補正手段が設けら
れ、また空燃比制御装置9側には装置側のばらつきを解
消するためのA/D入力補正手段が設けられている。
また、第4図には空燃比センサの流し込み電流ISと空
燃比との関係が示される。図中の特性(イ)がばらつき
調整済みの出力特性を示し、流し込み電流値ISから空燃
比を判断できる。
さて、第1図は本発明の第1実施例を示す。空燃比セ
ンサ本体2は、排気中の酸素濃度(つまり空燃比)に応
じた流し込み電流(この場合限界電流とも呼ぶ)を発生
しリーン空燃比を検出可能な空燃比センサ101及び出力
調整用抵抗102(出力補正手段)を含む。
また、空燃比制御装置9は、図示していない各種セン
サからの出力を受けて種々の演算制御を行うマイクロコ
ンピュータ201,入出力回路202,A/D変換器203、及び電源
回路204を含み、さらに空燃比センサ101に対し排気中の
空燃比に応じた流し込み電流ISを発生させるべく、所定
電圧Va(図中のa点の電圧)を印加するための出力トラ
ンジスタ205,演算増巾器206,目標印加電圧指令回路207,
及びA/D入力調整用抵抗208,209(A/D入力補正手段)を
含む。
また、301〜303はコネクタで、コネクタ301,302の並
列接続構成により、コネクタ接触抵抗の経時変化の影響
を低減させると共に、コネクタ外れに対する安全性を向
上させている。
なお、出力調整用抵抗102,A/D入力調整用抵抗209は、
例えば回転又はスライド型の可変抵抗、あるいはレーザ
ートリミング等により抵抗値を可変できるもの、あるい
は抵抗値を容易に切換選択できるものでよい。
また、20は出力調整時に接続される診断装置である。
そこで上記構成によると、A/D変換器203は、マイクロ
コンピュータ201の指令に従って図中a,b点の電圧Va,Vb
をそれぞれA/D変換しマイクロコンピュータ201に出力す
る。そこでマイクロコンピュータ201において、第1図
(B)の如くタイマー処置等によって電圧Va,Vbの偏差
ΔVに応じて流し込み電流ISを求め、このISに応じて、
第4図中特性(イ)を記憶したマップを用いて現時点の
排気中の空燃比A/Fを検出する(ステップ51,52)。そし
て、この検出空燃比が運転状態によって定まる目標空燃
比と一致するように、エンジンへの供給燃料量のフィー
ドバック制御が行われ(ステップ53)、燃料供給装置10
が制御される。
さて、次に本発明の特徴となる空燃比センサ本体2
(センサユニット)及び空燃比制御装置9(制御ユニッ
ト)のそれぞれに対する出力特性の調整方法について説
明する。この調整は、これらのユニットが工場等におい
て生産され出荷される前に実施される。
まず第1図(C)に示される如く、所定モデルガス下
における流し込み電流ISが所定値ISOとなるマスタセン
サ(つまりこれはR1一定で、排気が所定空燃比に維持さ
れているときの流し込み電流が所定基準値となる予め調
整済みのセンサ)を用意し、このマスタセンサを制御ユ
ニット9に接続すると共に診断装置20を接続する。そし
てマスタセンサを所定モデルガス下におく。
続いて、制御ユニット9を起動させ、マイクロコンピ
ュータ201内のメモリに予め記憶された調整用プラグラ
ムを動作させて、図中a,b点の電圧Va,VbをA/D変換させ
ると共に、両電圧の偏差値ΔV=Vb−Vaを求めて診断装
置20に表示させる。そこでこの偏差値ΔVがこのシステ
ム制御上決められている所定値K(つまり第4図の出力
特性が正規に得られると見なされる値)に一致するよう
にA/D入力調整用抵抗209の抵抗値R2を調整する。
この調整装置によって、制御ユニット9側の回路素子
等のばらつき(特に電源回路204による安定化電圧VCC
ばらつきなど)を解消できる。
次に、第1図(D)に示される如くこの調整済みの制
御ユニット9のうち1台をマスタ制御ユニットとし、未
調整のセンサユニット2とを接続する。続いて、制御ユ
ニットを起動させ、上記と同様にマイクロコンピュータ
201内のメモリに予め記憶された調整用プログラムを動
作させて、図中a,b点の電圧Va,VbをA/D変換させると共
に、両電圧の偏差値ΔV=Vb−Vaを求めて診断装置20に
表示させる。そこでこの偏差値ΔVが上記所定値Kに一
致するように出力調整用抵抗102に抵抗値R1を調整す
る。
この調整によって、センサユニット2側のばらつきを
解消できる。従って、第1図(C),(D)で示したよ
うにマスタ制御ユニットに対しセンサユニットを、又は
マスタセンサユニットに対して制御ユニットを各々調整
することにより、調整後は、各ユニットを任意に組合せ
た場合にも同一の運転条件においては常に一定の出力特
性が得られるようになり、組合せを変更した場合の出力
特性のばらつきを確実に解消できる。
次に本発明の第2実施例を第2図に示す。第2図
(A)の中で第1図(A)と異なる点は、空燃比制御装
置9(制御ユニット)側において、A/D入力調整用抵抗2
08A,209A(A/D入力補正手段の要部)を、空燃比センサ
本体2(センサユニット)への電流通路中に挿入して調
整することをせずに、計測したA/D変換値をあとで補正
することによって間接的にばらつきを解消する点でい
る。そのため、両抵抗208A,209Aは分圧回路を構成して
適当に調整された分圧電圧VCをA/D変換器203に与えるよ
うに構成している。またA/D変換器203は出力調整用抵抗
102の両端a,bの電圧Va,Vbを直接入力している。
次に上記構成とした場合の調整方法について説明す
る。
まずセンサユニット2についてはΔV=Vb−Va=流し
込み電流IS×R1がシステム制御上決められている所定値
Kになるよう、予めセンサユニットの流し込み電流に対
する抵抗R1の値を求めておく(この時電源電圧VCCは理
想電圧値と考えておく)。
この関係を用い所定モデルガス下において測定した流
し込み電流値にもとづき、それに対応したR1に調整する
(第2図(D))。
これによりセンサユニット2のばらつきは解消され
る。
一方、制御ユニット9はVCCの変動によりA/D変換値に
誤差を生じる。そこでVCCが変動してもA/D変換値を補正
することで誤差を吸収出来るようにVCCと補正係数Cと
の関係を予め求めておく。この関係をVCと補正係数Cの
マップとして制御ユニット9内のメモリに持っておき、
VCを事前に測定することにより、それに対応する補正係
数Cを選択するためR3を調整しA/D変換にてその値VC
検出する(第2図(C))。
この結果各ユニット2,9を任意に組合せた場合にも第
2図(B)のごとく第1実施例と同様の効果が期待でき
る。
〔発明の効果〕
以上述べた如く本発明においては、空燃比センサ本体
側に、出力補正手段を設け、空燃比制御ユニット側にA/
D入力補正手段を設けているから、次の利点がある。す
なわち、特性の設定は、単一体として組み立てられる空
燃比センサ本体及び空燃比制御ユニットに対して個別に
調整することによって行え、工場等からの出荷前に予め
調整するのみで良くなる。しかも、センサ本体及び制御
ユニットは個別に調整されるため、両者の互換性が格段
に向上し、いずれも組み合せによるシステムにおいても
高精度な空燃比検出、及び制御を実現できるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(A),(B),(C),(D)は本発明の第1
実施例を示し、(A)は全体回路図、(B),(C),
(D)は本発明の作動説明図、第2図(A),(B),
(C),(D)は本発明の第2実施例を示し、(A)は
全体回路図、(B),(C),(D)は本発明の作動説
明図、第3図は本発明の全体構成を示す構成図、第4図
は空燃比センサの流し込み電流ISと空燃比との関係を示
す特性図である。 2……空燃比センサ本体(センサユニット),9……空燃
比制御装置(制御ユニット),10……燃料供給装置,20…
…診断装置,101……空燃比センサ,102……出力調整用抵
抗,201……マイクロコンピュータ,202……入出力回路,2
03……A/D変換器,204……電源回路,208,209,208A,209A
……A/D入力調整用抵抗,301〜303……コネクタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白崎 慎二 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−182647(JP,A) 特開 昭60−144657(JP,A) 特開 昭57−48648(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所望の電圧が印加され、エンジン排気中の
    空燃比に応じた流し込み電流を発生する空燃比センサ
    と、 この空燃比センサ側に設けられ、排気が所定空燃比に維
    持されているときの流し込み電流の値が所定基準値に等
    しくなるように前記空燃比センサの出力を補正する出力
    補正手段と、 前記流し込み電流に応じた値をA/D変換するA/D変換手段
    と、 このA/D変換手段の変換値に基づいて空燃比をフィード
    バック制御する空燃比制御手段と、 この空燃比制御手段側に設けられ、排気が所定空燃比に
    維持されているときの前記流し込み電流値のA/D変換値
    が所定基準値に等しくなるように、前記A/D変換手段の
    変換値もしくはA/D変換手段への入力を補正するこのA/D
    入力補正手段と、 を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
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